จะเป็นอย่างไรหากเราสามารถสร้างดวงอาทิตย์เล็กๆในโลกและดึงพลังงานจากมันมาใช้ และถ้าทำได้จริงในทางทฤษฎีเราจะมีแหล่งพลังงานสะอาดราคาถูกที่แทบไร้ขีดจำกัด
ดวงอาทิตย์ของเราก่อตัวขึ้นราว 4,600 ล้านปีมาแล้ว จากเมฆที่มีส่วนประกอบหลักอย่างเดียวคือไฮโดรเจน ธาตุพื้นฐานที่มีมากที่สุดในเอกภพ ความโน้มถ่วงนวดกลุ่มเมฆให้เป็นทรงกลมใหญ่ที่หมุนวน แล้วบีบอัดต่อไป ความหนาแน่นและความร้อนพุ่งสูงขึ้น กระทั่งแก่นวัตถุนี้มีอุณหภูมิสูงถึงประมาณ 15 ล้านองศาเซลเซียส
ไฮโดรเจนจะแตกตัวเมื่อชนกันที่อุณหภูมิและความดันนี้ กลายเป็นชิ้นส่วนของอะตอมซึ่งไหลเวียนปะปนกันเรียกว่าพลาสมา เป็นสถานะที่สี่ของสสารต่อจากของแข็ง ของเหลว และแก๊ส แม้จะพบได้น้อยในโลก แต่พลาสมามีสัดส่วนกว่าร้อยละ 99 ของมวลระบบสุริยะ เกือบทั้งหมดถูกกักอยู่ในสภาพปั่นป่วนรุนแรงในดวงอาทิตย์ นับล้านล้านครั้งในทุกขณะทั่วทุกแห่งหนของห้วงพลาสมานี้ จะมีไฮโดรเจนสี่อะตอมประสานกันตามกระบวนการ เกิดเป็นฮีเลียม ด้วยจุดหลอมเหลวที่สูงกว่ามาก ฮีเลียมจึงลอยตัวอย่างไม่อนาทรร้อนใจท่ามกลางความถล่มทลายในดวงอาทิตย์ เหมือนเรือชูชีพอันมั่นคง ไม่ยี่หระกับอุณหภูมิ 15 ล้านองศาเซลเซียส ดวงอาทิตย์มีไฮโดรเจนเพียงพอสำหรับสร้างฮีเลียมต่อไปได้อีกห้าพันล้านปี
ปฏิกิริยาฟิวชันยังมีตอนต่อ ฮีเลียมหนึ่งอะตอมนั้นเบากว่าไฮโดรเจนสี่อะตอมอยู่เล็กน้อย เศษสสารที่เหลืออยู่ซึ่งเป็นอิสระและเปี่ยมพลังงาน จะพุ่งทะลุพลาสมาออกมา ค่อยๆ แทรกตัวไปยังพื้นผิวดวงอาทิตย์ และแผ่ไปในอวกาศ ส่วนที่มุ่งไปในทิศทางที่ถูกต้องจะส่งมอบความร้อนและแสงกระผีกหนึ่งให้แก่โลก
ความยิ่งใหญ่ของดวงอาทิตย์เป็นดังนี้ พลังงานทั้งหมดที่มันผลิตได้ในแต่ละวินาทีอาจให้พลังงานทั้งโลกใช้อย่างตะกละตะกลามได้หลายแสนปี และกระบวนการที่ดาวทำสิ่งนี้ก็ดูง่ายดายเหลือเชื่อ จะเป็นอย่างไรหากเราสามารถสร้างดวงอาทิตย์เล็กๆในโลกและดึงพลังงานจากมันมาใช้ ถ้าทำได้ ในทางทฤษฎีเราจะมีแหล่งพลังงานสะอาดราคาถูกที่แทบไร้ขีดจำกัด ไม่ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ อาจช่วยหยุดยั้งภาวะโลกร้อนและการล่มสลายทางสิ่งแวดล้อมได้
โลกจะรอดพ้นจากหายนะอย่างแท้จริง ฟังดูไม่น่าเป็นไปได้ แต่ความพยายามนี้ทำกันมานานแล้ว ในพื้นที่ก่อสร้างขนาดใหญ่ทางตอนใต้ของฝรั่งเศส ที่ซึ่งการศึกษาวิจัยและการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ขนานแท้กับความจำเป็นในการทำงานร่วมกันของมนุษย์อยู่ในระดับที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนและไม่อาจคาดเดาได้ ความฝันถึงอนาคตที่ดีกว่ากำลังเป็นรูปเป็นร่างให้เราร่วมเป็นประจักษ์พยาน
ดาวฤกษ์เทียมนี้ชื่อ อีเทอร์ (ITER) ภาษาละตินแปลว่า “ทาง” และเป็นตัวย่อของเครื่องปฏิกรณ์ทดลอง เทอร์มอนิวเคลียร์สากล (International Thermonuclear Experimental Reactor) พื้นที่โครงการขนาด 262.5 ไร่ที่ต้องขับรถหนึ่งชั่วโมงจากทะเลเมดิเตอร์เรเนียนนี้ ซุกตัวอยู่ท่ามกลางป่าสนและไร่องุ่น
ในวันธรรมดา ตั้งแต่นักฟิสิกส์ไปถึงช่างเชื่อมรวมกว่า 2,000 ชีวิตจะเดินทางเข้าสู่พื้นที่ ยังมีทีมเล็กๆที่ทำงานตอนกลางคืนด้วย ภาคีของอีเทอร์ประกอบด้วย 33 ประเทศซึ่งเป็นตัวแทนครึ่งหนึ่งของประชากรโลกและคนงานจาก 90 ประเทศมีส่วนร่วมในการสร้างโครงการ เป็นเครือข่ายวัฒนธรรมที่ถักทอเครื่องจักรอันเอกอุ ณ ใจกลางพื้นที่มีอาคารซีเมนต์ไร้หน้าต่างตั้งตระหง่านง้ำราวกับภูเขาไฟลูกหนึ่ง
เพื่อเข้าไปในอาคารนี้ คุณต้องไปที่ห้องเปลี่ยนเสื้อผ้าด้านข้างและเปลี่ยนรองเท้าเป็นรองเท้าสีขาวสำหรับห้องสะอาด แล้วใช้เครื่องขัดถูรองเท้าไฟฟ้าขจัดดินหรือสิ่งปนเปื้อนออก และย่ำเท้าอยู่กับที่บนแผ่นเหนียวให้หมดคราบสกปรกที่พื้นรองเท้า เครื่องจักรที่กำลังสร้างต้องดูแลความสะอาดอย่างพิถีพิถัน ปลอกปากกาที่หล่นหรือรอยนิ้วมือที่ติดมาอาจสร้างความเสียหายได้ คุณยังต้องสวมเสื้อคลุมห้องปฏิบัติการสีขาว ตาข่ายคลุมผม หมวกนิรภัย แว่นตาป้องกัน และถุงมือขาวด้วย
เมื่อแต่งตัวเสร็จ คุณจะเดินผ่านม่านริ้วพลาสติก รูดซิปเหมือนเปิดประตูเต็นท์ผ้าใบ ผ่านไปแล้วให้รูดปิดด้วย จากนั้นเดินไปตามทางเดินแคบๆ ภายใต้แสงฟลูออเรสเซนต์ ผนัง พื้น และเพดานดูขาวจ้าเหมือนรองเท้าของคุณ อากาศนิ่งและอบอ้าว
ตรงปลายทางเดิน รูดซิปเปิดและปิดประตูอีกบาน เดินไปตามทางเดินสีขาวอีกเส้น ปีนบันไดที่เป็นโครงเหมือนในสนามเด็กเล่น แล้วมุดตัวผ่านประตูติดซิปอีกบาน คุณรู้สึกกลัวที่แคบอย่างคนหลงในเขาวงกต เดินผ่านทางเดินสีขาวน่าเวียนหัวอีกเส้น เปิดประตูอีกบาน และแล้วคุณก็เข้าไปอยู่ในห้องเครื่องจักรอันยิ่งใหญ่
นี่คือระบบนิเวศอุตสาหกรรมแห่งท่อและแผ่นโลหะมหึมาจนคุณงงกับขนาดของมัน กระทั่งเห็นคนงานชุดขาวโยงตัวกับนั่งร้าน เหมือนมดบนเนินเขา คุณถึงตระหนักในความใหญ่โตมโหฬารตรงหน้า จักรกลทั้งหมดกินพื้นที่เท่ากับอาคาร 20 ชั้น เมื่อสร้างเสร็จมันจะมีชิ้นส่วน 10 ล้านชิ้น หลายแสนชิ้นผลิตเป็นพิเศษ น้ำหนักทั้งหมดรวมผนังหุ้มอยู่ที่ประมาณ 400,000 ตัน อีเทอร์อาจเป็นจักรกลซับซ้อนที่สุดที่มนุษย์เคยพยายามสร้างขึ้นมา
โลหะจำนวนมากถูกขัดจนมันวาว หลายชิ้นชุบเงิน ซึ่งเป็นวัสดุในอุดมคติสำหรับหันเหความร้อนจากชิ้นส่วนเปราะบาง แถวท่อขนานกันหลายแถวลดเลี้ยวไปตรงโน้นตรงนี้ หัวใจของเครื่องจักรคือลูกกลมขนาดยักษ์ ที่บรรจุกระบอกรูปโดนัตข้างในกลวง สำหรับบรรจุพลาสมาที่อาจหมุนวนในอนาคต อุปกรณ์นี้เรียกว่า โทคาแมก (tokamak) มันแทบไม่มีขอบคม และชิ้นส่วนขนาดใหญ่ทุกซีกของอีเทอร์ก็ได้รับการสลักกลึงเป็นเส้นโค้งที่งดงามเหมือนผิวของหินทราย
อีเทอร์ได้ทุนจากภาครัฐ เงินอุดหนุนหลายพันล้านดอลลาร์สหรัฐมาจากรัฐบาลหลายสิบประเทศ โดยไม่แสวงหากำไรหรือเป้าหมายทางทหาร “เรากำลังร่วมสร้างสันติภาพโลกครับ” ชุง คีจุง หัวหน้าหน่วยเกาหลีใต้ของโครงการ กล่าว พร้อมเล่าถึงวัตถุประสงค์ที่ฟังดูน่าชื่นชม แต่ขัดกับข้อพิพาทยาวนานหลายทศวรรษของประเทศภาคี โครงการนี้เปิดเผยข้อค้นพบทุกอย่างในลักษณะโอเพนซอร์ส หากอีเทอร์ดำเนินงานตามแผน ประเทศหรือบริษัทเอกชนใดๆ จะสามารถเข้าถึงทรัพย์สินทางปัญญาของโครงการได้ฟรี ซึ่งจะไม่เกิดขึ้นในเร็วๆนี้ ความพยายามสร้างดาวฤกษ์จักรกลพัฒนามาหนึ่งศตวรรษแล้ว และยังต้องทำต่อไปอีกหลายปี
อีเทอร์ดูเหมือนเป็นโครงการระยะยาวแสนทะเยอทะยานอย่างบ้าคลั่งที่เกิดจากความมองโลกในแง่ดีและโหยหาเอกภาพ “มันจะช่วยให้คนรุ่นต่อไปในอนาคตรอดพ้นครับ” อัคโค มาส นักฟิสิกส์ชาวดัตช์ผู้อยู่กับอีเทอร์มา 25 ปี กล่าวที่สำนักงานของเขาซึ่งมองเห็นพื้นที่ก่อสร้างอันพลุกพล่าน นักวิทยาศาสตร์บางคนบอกว่า อีเทอร์เปรียบเสมือนพีระมิดอียิปต์หรืออาสนวิหารแบบกอทิกของยุโรปในยุคของเรา ผู้มาเยือนบางคนที่ได้รับอนุญาตให้เข้าชมเครื่องจักรถึงกับน้ำตารื้น เพราะการที่อีเทอร์มีอยู่จริงอาจดูเหมือนปาฏิหาริย์ก็ไม่ปาน
เหล่าผู้สังเกตการณ์คนอื่น รวมถึงผู้ทรงอิทธิพลยิ่งในวงการวิทยาศาสตร์บางส่วน ยังไม่หวั่นไหวไปกับเสน่ห์ของอีเทอร์ เจ้าของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์สามคน ได้แก่ ปีแยร์-ฌีล เดอ แฌน จากฝรั่งเศส ฌอร์ฌ ชาร์ปัก เพื่อนร่วมชาติของเขา และมาซาโตชิ โคชิบะ จากญี่ปุ่น แต่ละคนประกาศว่า ความพยายามสร้างดวงอาทิตย์จิ๋วเป็นแหล่งพลังงานให้โลกเป็นการเสียเงินและความพยายามไปเปล่าๆ มีแต่จะล้มเหลว และอาจเป็นอันตรายอีกต่างหาก
ท่ามกลางคำวิจารณ์เหล่านี้ หากโครงสร้างอย่างอีเทอร์สร้างได้สำเร็จและต่อกับกริดพลังงาน มันน่าจะปลอดภัยกว่า สะอาดกว่า และมีผลิตภาพมากกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใดๆที่เดินเครื่องอยู่ในปัจจุบัน เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์กว่า 400 แห่งในกว่า 30 ประเทศทั่วโลกล้วนอาศัยการแบ่งแยกนิวเคลียส การหลอมหรือฟิวชันและการแบ่งแยกหรือฟิชชันเป็นคำคู่กัน มาจากแนวคิดเดียวกันในการสร้างพลังงานจากสสารส่วนเกินในปฏิกิริยานิวเคลียร์ แต่ก็ตรงข้ามกัน ในปฏิกรณ์ฟิวชัน อะตอมเบา ได้แก่ ไฮโดรเจน ซึ่งมีอิเล็กตรอน 1 อนุภาค โปรตอน 1 อนุภาค และนิวตรอน 0 หรือ 1 หรือ 2 อนุภาค ถูกบังคับให้รวมตัวกัน ส่วนในปฏิกรณ์ฟิชชัน ธาตุที่หนักกว่า เช่น ยูเรเนียมหรือพลูโทเนียม อะตอมซึ่งมีอิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน รวมกันกว่า 300 อนุภาค จะถูกแบ่งแยก
ข้อดีของฟิชชันคือเริ่มปฏิกิริยาได้ง่าย เพียงกระทุ้งทีเดียว อนุภาคก็ร่วงออกมาจากอะตอมราวกับผลไม้หล่นจากต้น แต่ฟิชชันนั้นยุ่งยาก กากกัมมันตรังสีบางส่วนจะเป็นพิษต่อมนุษย์ไปอีกหลายหมื่นปี ฟิวชันก็มีผลพลอยได้เป็นกัมมันตรังสีอันตรายเช่นกัน แต่น้อยกว่าลิบลับ นอกจากนี้ วัสดุสำหรับฟิชชัน เช่น ยูเรเนียม อาจหมดลงภายในหนึ่งศตวรรษ ขณะที่ไฮโดรเจนชนิดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับฟิวชันมีอยู่อย่างเหลือล้นแทบไม่สิ้นสุดในน้ำทะเล
ยังมีสถิติภัยพิบัติจากปฏิกรณ์ฟิชชันที่ไม่บ่อย แต่มีโอกาสเกิดขึ้นเสมอ เช่นที่เกาะทรีไมล์ รัฐเพนซิลเวเนีย เมื่อปี 1979 ที่เชียร์โนบิล ประเทศยูเครน (ขณะนั้นอยู่ในสหภาพโซเวียต) เมื่อปี 1986 และที่ฟูกูชิมะ ประเทศญี่ปุ่น เมื่อปี 2011 หากปฏิกรณ์ฟิชชันไม่ได้รับการควบคุมอย่างรอบคอบรัดกุม ก็อาจระเบิดและลุกลามจนควบคุมไม่ได้แต่ในปฏิกรณ์ฟิวชัน ปฏิกิริยาที่ควบคุมไม่ได้และการหลอมละลายจะไม่เกิดขึ้น เพราะอุบัติเหตุหรือความล้มเหลวของระบบ หรือแม้แต่ความไม่เสถียรเล็กน้อยในพลาสมา จะทำให้ปฏิกิริยาสูญพลังและดับไปเองทันที
นอกจากนี้ ฟิวชันยังผลิตพลังงานได้มากกว่าฟิชชันถึงสี่เท่าด้วยปริมาณเชื้อเพลิงเท่ากัน และมีพลังงานมากกว่าปฏิกิริยาเคมีที่เผาไหม้น้ำมันหรือถ่านหินถึงสี่ล้านเท่า และสะอาดกว่ามาก แหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ ลม และความร้อนใต้พิภพ ล้วนปลอดคาร์บอนเช่นเดียวกับพลังงานนิวเคลียร์ แต่ดูเหมือนไม่มีแหล่งใดที่สามารถขยายขนาดกำลังการผลิตให้รองรับความต้องการในระดับโลกได้
ฟิวชันพร้อมทุกอย่างที่จะเป็นพลังงานทางรอด เสียแต่การเริ่มปฏิกิริยานั้นยากและการรักษาให้คงที่ยิ่งยากกว่า อะตอมผลักกันเองตามธรรมชาติ และต้องใช้แรงมหาศาลเพื่อบังคับให้อะตอมชนและหลอมรวมกันหนักกว่านั้น พลาสมาก็หนีไวไม่อยู่นิ่ง คอยจะสลายไปอยู่ตลอดเวลา การระเบิดใหญ่ที่สุดตลอดกาลอย่างบิกแบงยังสามารถรักษาฟิวชันได้เพียงสามนาทีก่อนจะจางหายไป ร้อยล้านปีต่อมา ฟิวชันไม่เกิดขึ้นอีกในเอกภพ จนเมื่อแรงโน้มถ่วงบีบอัดไฮโดรเจนได้มากพอจนจุดระเบิดดาวฤกษ์ดวงแรกๆ ห้องปฏิบัติการทุกแห่งที่ทดลองฟิวชันล้วนใช้พลังงานมากกว่าที่ผลิตได้ ซึ่งขัดกับเป้าหมายของโรงไฟฟ้าปัจจุบัน พลังงานฟิวชันอยู่ตรงจุดตัดอันย้อนแย้งระหว่างความเรียบง่ายของแนวคิดกับความยากของเทคโนโลยีที่ใช้ ผู้เชี่ยวชาญด้านฟิวชันบางคนที่ทำงานมาหลายทศวรรษสรุปว่า การควบคุมฟิวชันนั้นเกินขีดจำกัดความสามารถของมนุษย์
แดเนียล แจสส์บี ทำงานที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์พลาสมาของมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันมา 25 ปี เขาเขียนไว้หลังเกษียณอายุว่า โรงไฟฟ้าฟิวชันจะซับซ้อนเกินไป ต้องบำรุงรักษากันอย่างไม่สิ้นสุด และ “ทำให้เกิดคำถามมากกว่าที่มันจะช่วยแก้ไขหรือหาคำตอบได้” ลอว์เรนซ์ ลิดสกี รองผู้อำนวยการศูนย์ฟิวชันของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ หรือเอ็มไอที และบรรณาธิการผู้ก่อตั้ง วารสารพลังงานฟิวชัน (Journal of Fusion Energy) ผู้ล่วงลับไปแล้ว ประกาศหลังทำงานมายาวนานว่า พลังงานฟิวชันเป็นเพียงจินตนาการ และในความเห็นโดยทั่วไป มันเป็น “ปัญหาทางวิทยาศาสตร์และเทคนิคยากที่สุดเท่าที่เราเคยเผชิญ” วอลเตอร์ มาร์แชลล์ อดีตประธานสำนักงานพลังงานปรมาณูแห่งสหราชอาณาจักร บอกว่า “ความคิดเกี่ยวกับฟิวชันมีความเป็นไปได้ไม่สิ้นสุด และมีโอกาสประสบความสำเร็จเป็นศูนย์”
นักวิทยาศาสตร์ผู้สนับสนุนอีเทอร์มีมาไม่เคยขาด สตีเวน ฮอว์คิง เคยกล่าวไว้ว่า ฟิวชันเป็นแนวคิดเดียวที่มีศักยภาพสูงสุดในการพัฒนามนุษยชาติ แต่ผู้ดูแคลนส่วนใหญ่ก็แสดงความเห็นทำนองเดียวกันว่า ความซับซ้อนของอีเทอร์อาจดูไร้สาระ
ยิ่งเรารู้จักอีเทอร์มากขึ้น มันจะยิ่งดูไม่สมเหตุสมผลมากขึ้น “ความเสี่ยงมันสูง ผลตอบแทนก็สูงค่ะ” แคทริน แมกคาร์ที ผู้อำนวยการสำนักงานอีเทอร์ของสหรัฐฯ กล่าว จะบอกว่าแนวคิดนี้เป็นการตำน้ำพริกละลายแม่น้ำก็ได้อาจถึงขนาดเกินขีดความสามารถของมนุษย์ไปมาก แต่สำหรับหลายคนที่อุทิศการทำงานทั้งชีวิตให้อีเทอร์ ความไม่แน่นอนและความไร้สาระนี่เองที่ทำให้งานนี้มีเสน่ห์ดึงดูด เราจะรู้ขีดจำกัดของตนเองได้อย่างไร หากเราไม่พยายามสุดกำลังเพื่อทำได้มากกว่านั้น
เรื่อง ไมเคิล ฟิงเกิล
ภาพถ่าย เปาโล เวร์โซเน
แปล วิษณุ เอื้อชูเกียรติ
อ่านเพิ่มเติม : การค้นหาโหมดหลับจำศีล
